bagging
集成学习中的Bagging算法概述

集成学习中的Bagging算法概述集成学习是一种机器学习的方法,它通过将多个分类器的预测结果进行整合,从而得到更准确的分类结果。
Bagging(Bootstrap aggregating)算法是集成学习中最常用的一种方法之一。
本文将对Bagging算法进行概述,介绍其原理和应用,并探讨其优势和局限性。
Bagging算法的原理很简单。
首先,从原始数据集中使用自助采样方法,随机地有放回地抽取样本,生成若干个训练子集。
然后,每个训练子集都用于独立地训练一个基分类器。
最后,对于分类任务,通过投票的方式来整合每个基分类器的预测结果;对于回归任务,通过平均每个基分类器的回归结果来得到最终的预测结果。
Bagging算法的优势在于可以降低模型的方差,提高模型的稳定性和泛化能力。
通过自助采样的方式,每个基分类器所使用的训练数据集之间具有较大的差异性,从而减小了模型的过拟合风险。
通过对多个基分类器的整合,Bagging算法可以减少噪声的影响,提高分类器的鲁棒性。
此外,Bagging算法还可以并行化,有效地提高了模型训练速度。
Bagging算法的应用非常广泛,特别是在分类和回归任务中。
在分类任务中,Bagging算法可以应用于各种分类算法,例如决策树、支持向量机、神经网络等。
在回归任务中,Bagging算法可以应用于各种回归算法,例如线性回归、岭回归、随机森林等。
根据实际问题的不同,可以选择合适的基分类器和整合方法。
此外,Bagging算法还可以用于特征选择、异常检测和集成模型的构建等领域。
尽管Bagging算法在许多应用场景下具有良好的性能,但也存在一些局限性。
首先,Bagging算法无法减少模型的偏差,因此在某些情况下可能无法显著提高模型的预测准确率。
其次,Bagging算法的训练子集之间存在重叠样本,这可能导致基分类器之间存在较高的相关性,从而降低整体性能。
此外,Bagging算法的模型结构相对简单,对于复杂的非线性问题可能不够灵活。
bagging原理

bagging原理
Bagging,全称是Bootstrap Aggregating,是一种集成学习方法。
它的基本思想是通过创建多个基模型(通常是决策树)并对它们进行组合,以提高预测的稳定性和准确性。
以下是Bagging的基本原理:
1. 自助采样:
Bagging的核心在于“自助采样”或“有放回采样”的概念。
从原始数据集中随机抽取样本(包括可能重复的选择相同的样本),每个样本被选中的概率相等,且独立于其他样本。
2. 并行生成:
从原始数据集中抽取多个训练子集(这些子集被称为“袋”),每个子集都与原始数据集大小相同。
每个子集都是在原始数据集上独立抽取的,因此不同的子集之间可以有很大的差异。
在每个子集上训练一个基模型,如决策树。
3. 集成预测:
对于一个新的观测值,将其输入到所有已经训练好的基模型中,并获取各自的预测结果。
将所有基模型的预测结果综合起来,通常采用简单投票或者平均数的方式得出最终的预测结果。
4. 多样性:
通过引入随机性(比如在构建决策树时选择特征和划分点的方式),使得基模型之间具有一定的差异性,从而降低整体模型的方差,提高稳定性。
5. 并行计算:
由于各个基模型是在相互独立的子集上训练的,因此可以并行地生成和训练这些模型,大大加快了训练速度。
6. 防止过拟合:
通过对数据的不同采样方式,Bagging有助于减少单个模型的过拟合倾向,因为每一个模型只看到整个数据集的一部分。
通过以上步骤,Bagging能够有效地利用多个弱学习器来形成一个强学习器,提升模型的泛化能力。
bagging,boosting,stacking基本流程

bagging,boosting,stacking基本流程
以下是bagging、boosting、stacking三种集成学习方法的流程:
1. Bagging:
从原始样本集中使用Bootstraping方法随机抽取n个训练样本,共进行k 轮抽取,得到k个训练集(k个训练集之间相互独立,元素可以有重复)。
对于抽取的k个训练集,可以训练出k个模型。
对于分类问题,由投票表决产生的分类结果。
2. Boosting:
对训练集中的每个样本建立权值wi,表示每个样本的权重。
在随后的运算中,对于被错误分类的样本,权重会在下一轮的分类中获得
更大的权重。
对于误差率较小的弱学习器,加大权值,使其在表决中起到更大的作用。
对于误差率较大的弱学习器,减小权值,使其在表决中起到较小的作用。
Boosting算法基于错误提升模型性能,根据前面分类器分类错误的样本,调整训练集中各个样本的权重,构建新的分类器。
其训练过程是呈阶梯状的,后一个基模型会在前一个基模型的基础上进行学习,最终以某种综合方式,比如加权法,对所有模型的预测结果进行加权来产生最终的结果。
3. Stacking:
将训练数据D划分为两个不相交的子集D1,D2。
用训练集的第一部分D1训练多个不同的基模型。
将多个基模型用于预测训练集的第二部分D2。
将基模型的预测结果当作输入,D2的样本标签当作学习目标,训练一个高层的模型。
以上是三种集成学习方法的基本流程,请注意这些方法各有特点,适用于不同的情况和问题类型。
在实际应用中需要根据具体需求和数据特点来选择合适的方法。
集成学习算法中的Bagging方法

集成学习算法中的Bagging方法集成学习是一种有效的机器学习算法,通过集成多个弱学习器,可以提高整体的学习性能。
Bagging是其中一种经典的集成方法,本文将介绍Bagging算法的原理、优缺点以及实现。
一、Bagging算法原理Bagging算法的全称是Bootstrap Aggregating,是一种并行化的集成方法,其主要思想是通过自助采样技术,获得多个训练集,并训练多个基分类器,最终通过投票或平均的方式获得最终分类结果。
具体来说,Bagging算法的步骤如下:1. 从原始数据集中用重复采样方法,随机抽取n个样本组成新的训练集(这里的n通常等于原始数据集的大小);2. 用新的训练集进行模型训练,得到对应的基分类器;3. 重复步骤1和2,得到多个基分类器;4. 对多个基分类器的输出结果进行投票或平均,得到最终分类结果。
可以看出,Bagging算法的核心在于自助采样和基分类器的运用。
自助采样可以有效地引入随机性,缓解过拟合问题,而基分类器的使用可以获得不同的精度和泛化性能,从而提高整体的学习性能。
二、Bagging算法优缺点Bagging算法作为一种经典的集成方法,具有以下优缺点:1. 优点:Bagging可以显著降低模型的方差,有效防止过拟合,并且在处理多分类问题时表现较好。
此外,由于采用了并行化的思想,可以将多个基分类器分布在不同的节点上进行训练,提高计算效率。
2. 缺点:Bagging算法可能会增加模型的偏差,从而导致欠拟合问题。
此外,Bagging算法需要训练多个基分类器,增加了计算复杂度。
由于自助采样引入了随机性,可能会导致训练集中某些样本被重复采样,而其他样本则没有被采样到,因此一些重要的样本可能会被忽略。
三、Bagging算法实现实现一个Bagging算法的过程相对简单,主要可以分为以下几个步骤:1. 构建多个基分类器,可以选择不同的算法或不同的参数进行训练;2. 设定自助采样的次数,对于每次采样,随机抽取n个样本,并用其进行模型训练;3. 对多个基分类器的结果进行投票或平均得到最终输出结果。
bagging公式

bagging公式【原创版】目录1.Bagging 公式的概述2.Bagging 公式的应用领域3.Bagging 公式的计算方法4.Bagging 公式的优缺点正文1.Bagging 公式的概述Bagging 公式,全称为"Bootstrap Aggregating",即自助聚合公式,是一种集成学习方法。
它的主要思想是通过自助采样,即有放回抽样,来构建多个基学习器,并通过投票等方式进行集成,以提高预测性能。
Bagging 公式在统计学、机器学习等领域具有广泛的应用。
2.Bagging 公式的应用领域Bagging 公式主要应用于以下领域:(1)统计学:在统计学中,Bagging 公式可以用于估计参数、预测变量、构建置信区间等。
(2)机器学习:在机器学习中,Bagging 公式可以用于构建分类器、回归器等基学习器,并通过集成学习方法提高预测性能。
(3)数据挖掘:在数据挖掘中,Bagging 公式可以用于处理数据噪声、缺失值等问题,提高数据质量。
3.Bagging 公式的计算方法Bagging 公式的计算方法主要包括以下几个步骤:(1)数据预处理:对原始数据进行预处理,包括去除噪声、缺失值处理等。
(2)有放回抽样:对预处理后的数据进行有放回抽样,得到多个子样本。
(3)基学习器训练:使用子样本训练基学习器,如决策树、支持向量机等。
(4)集成学习:将多个基学习器的预测结果进行集成,如投票、堆叠等,得到最终预测结果。
4.Bagging 公式的优缺点优点:(1)Bagging 公式具有较强的泛化能力,可以提高预测性能。
(2)Bagging 公式可以处理数据噪声、缺失值等问题,提高数据质量。
(3)Bagging 公式具有较好的稳定性,可以降低过拟合风险。
缺点:(1)Bagging 公式的计算复杂度较高,需要训练多个基学习器。
bagging算法原理

bagging算法原理什么是bagging算法?bagging(Bootstrap aggregating)算法是一种集成学习(Ensemble Learning)方法,通过构建多个相互独立的分类器(或回归器),并采用一定的策略对它们的结果进行组合来进行预测。
它的基本思想是通过对原始数据集进行有放回的重采样,生成多个不同的数据集,然后用这些数据集分别训练出多个基分类器,并通过某种组合策略得到最终的预测结果。
bagging算法的原理bagging算法的原理可以概括为以下几个步骤:步骤1:有放回的重采样bagging算法首先从原始数据集中有放回地采样生成多个不同的数据集,这些数据集的大小与原始数据集相同。
假设原始数据集为D,经过重采样产生的数据集分别为D1,D2,…,DN。
步骤2:训练基分类器对于每个重采样得到的数据集Di,我们训练一个独立的基分类器(或回归器)。
这些基分类器可以是任意的分类(或回归)算法,如决策树、支持向量机、随机森林等。
步骤3:组合分类器在训练好所有的基分类器之后,bagging算法通过某种组合策略将它们的预测结果结合起来,得到最终的预测结果。
对于分类问题,常见的组合策略包括投票法和平均法;对于回归问题,常见的组合策略包括平均法和加权平均法。
步骤4:预测结果使用组合后的分类器对新样本进行预测。
在bagging算法中,新样本经过每个基分类器独立预测,然后根据组合策略得到最终的预测结果。
bagging算法的优势bagging算法具有以下几个优势:1.降低方差:通过对原始数据集重采样生成多个不同数据集,并训练多个基分类器,bagging算法可以降低分类器的方差,提高模型的稳定性。
这对于数据集中存在噪音或异常值的情况下尤为重要。
2.提升泛化能力:由于bagging算法通过组合多个基分类器的预测结果来得到最终结果,它能够减少过拟合的风险,提升模型的泛化能力。
3.并行计算:bagging算法中的各个基分类器是相互独立的,因此可以并行计算,加速模型的训练过程。
baggin算法
baggin算法Bagging算法是一种常用的集成学习方法,它通过组合多个弱学习器的预测结果来获得更准确的分类或回归结果。
在本文中,我们将详细介绍Bagging算法的原理、应用场景以及优缺点。
一、Bagging算法的原理Bagging算法的全称是Bootstrap aggregating,它的核心思想是通过有放回地从原始训练集中采样得到多个子训练集,然后使用这些子训练集分别训练出多个基学习器。
最后,通过对这些基学习器的预测结果进行投票(分类问题)或求平均(回归问题)来得到最终的预测结果。
具体来说,Bagging算法的步骤如下:1. 从原始训练集中有放回地进行采样,得到多个子训练集;2. 使用这些子训练集分别训练出多个基学习器;3. 对于分类问题,通过投票的方式确定最终的预测结果;对于回归问题,通过求平均的方式确定最终的预测结果。
二、Bagging算法的应用场景Bagging算法可以广泛应用于分类和回归问题。
对于分类问题,Bagging算法可以用于构建一个强大的分类器,从而提高分类的准确率;对于回归问题,Bagging算法可以用于构建一个强大的回归模型,从而提高回归的精度。
在实际应用中,Bagging算法常常与决策树作为基学习器相结合,形成Bagging决策树模型。
因为决策树具有易于理解和解释的特点,并且在处理复杂问题时能够取得不错的效果。
通过Bagging算法,可以进一步提升决策树的性能,使其更加稳定和准确。
三、Bagging算法的优缺点Bagging算法具有以下优点:1. Bagging算法能够降低模型的方差,提高模型的稳定性;2. Bagging算法能够有效地利用原始训练集,提高模型的泛化能力;3. Bagging算法简单易实现,不需要过多的参数调整。
然而,Bagging算法也存在一些缺点:1. Bagging算法无法降低模型的偏差,因此如果基学习器本身存在较大偏差,Bagging算法并不能完全解决这个问题;2. Bagging算法的训练过程需要进行多次采样和模型训练,因此计算复杂度较高。
bagging方法
bagging方法Bagging(BootstrapAggregation)是一种有监督的学习算法,通过基于自助采样的方法,对不同的数据模型做多次采样,对模型的结果进行综合,从而提高模型的准确性。
这种算法不依赖于模型本身,可以改进准确性及减少过拟合。
Bagging方法的概念来源于贝叶斯理论,是通过重复取样,得到一组数据样本,并对这些样本建立多个分类器,从而提高分类准确率和预测准确率的一种有效方法。
Bagging方法的基本思想是从一个已有的训练样本子集中,随机抽取N个样本,每次的抽取都是有放回,这样可以保证每次抽取的数据都是具有一定的偏斜性的。
建立模型的时候,每个子集都会建立一个模型,最后对建立的模型的结果进行综合,来获得最优的准确率和性能的模型。
Bagging方法的优点1、可以有效抑制过拟合,是一种良好的集成方法。
Bagging方法中,每次训练都从原始数据中重复抽取样本,以构建多个不同的基模型,由多个基模型构建出一个最终模型,从而可以有效抑制过拟合,提高分类准确率,改善预测精度。
2、可以提高数据训练的速度。
由于使用自助采样的方法,每次训练只会取出一部分数据集,从而避免在训练过程中受到数据量影响,提高训练的效率和速度。
3、可以改善数据缺失的情况。
Bagging方法借助自助采样的方法,可以很好的处理数据缺失的情况,因为可以通过抽样得到更多的样本,在训练模型的时候,可以忽略缺失的数据,不会影响模型的准确性。
Bagging方法的缺点1、数据量的要求较高。
Bagging方法的训练数据的量要求较高,在训练模型的时候,需要多次抽样,因此训练所需要的数据量也会比其他算法更多。
2、计算量大。
Bagging方法的计算量也比较大,其在构建模型的过程中,会建立多个子模型,需要更多的计算量来训练模型,消耗较多的计算资源。
3、训练过程中可能会出现过拟合和欠拟合。
虽然Bagging方法可以减少过拟合的程度,但是在实际使用过程中,由于其模型复杂度较大,或者建立模型的参数配置不当,还是会出现过拟合和欠拟合的情况。
bagging分类法
bagging分类法
Bagging分类法是一种集成学习的方法,它通过结合多个分类
器的预测结果来提高整体分类的准确性和稳定性。
Bagging的全称
是Bootstrap Aggregating,它的基本思想是通过对训练数据进行
自助采样(bootstrap sampling),生成多个不同的训练数据子集,然后在每个子集上训练一个基分类器,最后通过投票或取平均值的
方式来整合这些基分类器的预测结果。
Bagging分类法的优势在于它可以降低模型的方差,提高模型
的泛化能力。
通过对训练数据进行自助采样,每个基分类器都是在
不同的数据子集上进行训练,这样可以使得每个基分类器都有一定
的差异性,从而提高整体分类器的多样性。
同时,由于每个基分类
器都是在不同的数据子集上进行训练,因此它们对训练数据的敏感
性较低,可以降低模型的方差,提高模型的稳定性和泛化能力。
在实际应用中,Bagging分类法通常与决策树等基分类器结合
使用,形成Bagging决策树(Bagging Decision Trees)或随机森
林(Random Forest)等集成学习模型。
这些模型在实际应用中取得
了很好的效果,被广泛应用于分类、回归等领域。
总之,Bagging分类法是一种有效的集成学习方法,通过结合
多个基分类器的预测结果,可以提高整体分类器的准确性和稳定性,是机器学习领域中的重要技术之一。
Bagging算法
Bagging算法⽬录1. 什么是集成学习2. Bagging算法3. Bagging⽤于分类4. Bagging⽤于回归⼀、什么是集成学习集成学习是⼀种技术框架,它本⾝不是⼀个单独的机器学习算法,⽽是通过构建并结合多个机器学习器来完成学习任务,⼀般结构是:先产⽣⼀组“个体学习器”,再⽤某种策略将它们结合起来,⽬前,有三种常见的集成学习框架(策略):bagging,boosting和stacking也就是说,集成学习有两个主要的问题需要解决,第⼀是如何得到若⼲个个体学习器,第⼆是如何选择⼀种结合策略,将这些个体学习器集合成⼀个强学习器集成学习是指将若⼲弱分类器组合之后产⽣⼀个强分类器。
弱分类器(weak learner)指那些分类准确率只稍好于随机猜测的分类器(error rate < 50%)。
如今集成学习有两个流派,⼀种是bagging流派,它的特点是各个弱学习器之间没有依赖关系,可以并⾏拟合,随机森林算法就属于bagging派系;另⼀个是boosting派系,它的特点是各个弱学习器之间有依赖关系,Adaboost算法就属于boosting派系。
在实现集成学习算法时,很重要的⼀个核⼼就是如何实现数据的多样性,从⽽实现弱分类器的多样性集成学习有如下的特点: (1)将多个分类⽅法聚集在⼀起,以提⾼分类的准确率(这些算法可以是不同的算法,也可以是相同的算法。
); (2)集成学习法由训练数据构建⼀组基分类器,然后通过对每个基分类器的预测进⾏投票来进⾏分类; (3)严格来说,集成学习并不算是⼀种分类器,⽽是⼀种分类器结合的⽅法; (4)通常⼀个集成分类器的分类性能会好于单个分类器; (5)如果把单个分类器⽐作⼀个决策者的话,集成学习的⽅法就相当于多个决策者共同进⾏⼀项决策。
Bagging和Boosting的使⽤区别如下:1)样本选择:Bagging:训练集是在原始集中有放回选取的,从原始集中选出的各轮训练集之间是独⽴的。
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Bagging1Perturb and combineDecision trees are unstable models.That is,small changes in the training data can cause large changes in prediction.However,the overall performance of the tree remains stable(Breiman et al.,1984).For example,changing the class label of one case may result in a completely different tree with nearly the same accuracy.The instability can be explained as follows.At each split,there are typically a number of splits on the same and different inputs that give similar performance (competitive splits).The competition among them is so tough that a small change in the data can easily result in a different split being chosen.This in turn produces different subsets in the child nodes;the changes in the data are even larger in the child nodes.The changes continue to cascade down the ually local modeling methods(e.g.trees)tend to be more unstable and sensitive to small changes than global methods(e.g.linear models).Methods have been devised to take advantage of the instability of trees to cre-ate models that are more powerful.Perturb and combine(P&C)methods generate multiple models by manipulating the distribution of the data or altering the con-struction method and then averaging the results(Breiman,1998).Some perturbation methods:•Resample•Subsample•Add noise•Adaptively reweight•Randomly choose from among the competitor splitsAn ensemble model is the combination of multiple models.The combinations can be formed by•For classification:voting(weighted or unweighted)on the classifications •For regression:averaging(weighted or unweighted)of the predicted values.66Ensemble methods are a very active area of research in thefield of machine learning and statistics.Bagging,boosting,and random forests all fall into P&C methods.The attractiveness of P&C methods is their improved performance over single models(though the simple interpretation of a single tree is lost).Bauer and Kohavi (1999)demonstrated the superiority of P&C methods with extensive experimenta-tion.One reason why simple P&C methods give improved performance is variance reduction.If the base models have low bias and high variance,then averaging decreases the variance.In contrast,combining stable models can negatively affect performance.2Bootstrapping•Empirical distribution functionˆF(x)=1n ni=1I(X i≤x)where the indicator function I(·)is defined as1if X i≤x and0if X i>x. The empirical distribution function assigns mass1/n for each observed X i.•Bootstrap sampleA sample of size n from the empirical distribution functionˆF(x)is called a bootstrap sample.A bootstrap sample is generated by sampling with replace-ment from(X1,...,X n).•Bootstrap estimatesSuppose we have a sample(X1,...,X n)from F(unknown),what is the stan-dard error of its interquartile range(IQR)?If we can sample repeatedly from F,we can estimate IQR based on each sample.And we can in turn calculate the SE using the repeated realizations of IQR.In reality,we can not take repeated samples from F.However,we have an estimateˆF of F and we can,hence,sample repeatedly fromˆF.So here is how a bootstrap estimate of the SE of IRQ may be calculated:67–For i=1to B(number of bootstrap samples){–Take a bootstrap sample of size n:(X 1,...,X n)–Calculate the IRQ of(X 1,...,X n),IRQ i–}–The bootstrap estimate of the SE of IRQ is given by:SE =sample standard deviation of(IRQ i,i=1,...,B)•When might the bootstrap fail?Bootstrap might fail when the empirical distributionˆF does not represent F well,for example,data with outliers.For survival data,both the observation time and the failure indicator should form the sampling unit.For dependent data,each cluster(not each subject within clusters)should form the sampling unit.3BaggingBagging(bootstrap aggregating)is the original P&C method(Breiman,1996). 1.Draw B bootstrap samples.A bootstrap sample is a random sample of sizen drawn from the empirical distribution of a sample of size n;that is,the training data is resampled with replacement.Some of the cases will be left out of the sample(approximately36.8%in each bootstrap sample)and some cases will be represented more than once.2.Build a tree on each bootstrap sample.Pruning can be counterproductive(Bauer and Kohavi,1999).Large trees with low bias and high variance are ideal.3.Thefinal aggregate classifier can be obtained by averaging(regression)ormajority voting(classification).Breiman(1996)used50bootstrap replications for classification and25for regres-sion.Bauer and Kohavi(1999)used25replications for both voting and averaging.68Variance Reduction•Bagging reduces variance:Each single classifier is unstable-that is,it has high variance.The aggregated classifier has a smaller variance than a single original classifier.•Bagging works well for unstable learning algorithms.Bagging can slightly degrade the performance of stable learning algorithms.–Unstable learning algorithms:small changes in the training set result inlarge changes in predictions.For example,Neural network;Decision treesand Regression trees;Subset selection in linear/logistic regression–Stable learning algorithms:K-nearest neighborsBagging Can Hurt•Bagging helps when a learning algorithm is good on average but unstable with respect to the training set.But if we bag a stable learning algorithm,we can actually make it worse.•Bagging almost always helps with regression,but even with unstable learners it can hurt in classification.If we bag a poor and stable classifier we can make it horrible.“The vital element is the instability of the prediction method.If perturbing the learning set can cause significant changes in the predictor constructed, then bagging can improve accuracy.”(Breiman,1996)Bagging can be implemented in R using the ipred package.4References•Bauer,E.and Kohavi,R.(1999).An Empirical Comparison of Voting Classi-fication Algorithms:Bagging,Boosting,and Variants.Machine Learning,36, 105-142.•Breiman,L.(1996).Bagging predictors.Machine Learning,24(2):123-140.69•Breiman,L.(1998).Arcing classifiers.The Annals of Statistics,26(3),801–849.•Efron,B.and Tibshirani,R.(1993).An Introduction to the Bootstrap.Chap-man and Hall.70。